Почему наш мир таков, каков он есть. Природа. Человек. Общество (сборник)

За 40 с лишним лет про апоптоз написано около четверти миллиона научных публикаций, и биологи очень многое выяснили. Сегодня известно, какие внешние сигналы могут запустить программу самоубийства, через какие каскады идет этот процесс, какие белки выполняют свои функции в процессе реализации программы. В 2002 году все эти исследования увенчались Нобелевской премией, которую получили Сидней Бреннер, Джон Салстон и Роберт Хорвиц. Они обнаружили генетическую программу, показали гены апоптоза – гены запрограммированной смерти клетки. Таким образом, сейчас можно утверждать, что наши клетки умеют умирать запрограммированно.

Если обжечь палец горячим утюгом, первые клетки умрут от высокой температуры, а следующие получат сигнал, что не все в порядке, и тоже запустят программу самоубийства. Наш организм устроен так, что клетки в основном страшные меланхолики: чуть на них плюнь, они сразу запускают механизм самоубийства. На самом деле это противораковая защита. Если что-то пошло не так и у клетки есть риск развиться в опухоль, эта клетка получает сигнал на запуск программы самоубийства. Такие клетки разбираются на составные части, и на их место, если человек молод, приходят новые.

Все это касается отдельных клеток, и с этим уже не спорит ни один биолог. Я же постулировал запрограммированную смерть целого организма. Владимир Петрович Скулачев попросил своего хорошего друга Михаила Гаспарова придумать термин для запрограммированной смерти организма. Он предложил слово – «феноптоз»: в отличие от смерти одной клетки – апоптоза – это смерть целого организма. В природе есть организмы, которые состоят из одной клетки, и если эта клетка запускает программу апоптоза – то это и будет феноптоз, смерть всего организма.

Размножение и старение

Российский ученый Федор Северин обнаружил механизм запрограммированного самоубийства у пивных дрожжей: последовательная активация определенных генов приводит к смерти дрожжей. Исходным сигналом, запускающим программу, служит феромон – вещество, привлекающее особей разного пола друг к другу. Когда дрожжи делятся вегетативно, они практически бессмертны. В случае если условия жизни ухудшаются, дрожжи переходят к половому размножению, и тогда сигнал полового размножения запускает программу самоубийства. По этому поводу у нас вышла книга, в которой есть глава «Любовь и смерть пивных дрожжей» – душераздирающая история.

Половое размножение и смерть идут рука об руку. Примеры можно найти и у более крупных организмов. Классический пример – растение Arabidopsis thaliana[36], оно же резушка (резуховидка) Таля, один из любимых объектов биологов. Это однолетнее растение живет буквально несколько недель: зацветает и сразу же умирает. У него самый маленький геном, в десятки раз меньше генома человека и в пятьдесят раз меньше генома кукурузы, так что на нем очень удобно проводить эксперимент. Бельгийские ученые, изучавшие процесс цветения арабидопсиса, «выключили» у него два гена, которые отвечают за цветение. Семена этого генетически модифицированного арабидопсиса посадили: он начал расти, попытался зацвести и через несколько недель должен был умереть. Но он не умер, а стал расти дальше, и через четырнадцать месяцев это растение превратилось в огромный куст, который захватывал вокруг территорию, выпуская побеги, чего арабидопсис обычно не делает; вместо тщедушных тоненьких листиков появились мясистые листья, ствол начал деревенеть. Статья была опубликована, когда этому монстру было четырнадцать месяцев и умирать он явно не собирался.

Чтобы спасти жизнь арабидопсису, биоинженеры не делали ничего нового, а лишь уничтожили два гена. Оказалось, что арабидопсис может расти дольше нескольких месяцев, но по определенным биологическим причинам делать этого не хочет. Причины объясняются местообитанием растения. Экологическая ниша арабидопсиса – повреждения дерна. Представьте себе мощный летний луг с огромным количеством этих растений – между двумя стеблями нет места третьему, идет страшная конкуренция за питательные вещества, солнечный свет. Но вот пробегает олень и повреждает дерн. На освободившемся участке вырастет не самый сильный, а самый быстрый: пока какой-нибудь пырей вырастет до своих метровых размеров, арабидопсис успеет два раза вырасти и отцвести. Вероятно, когда-то арабидопсис был большим гордым деревом или кустарником, но потом в страшной эволюционной борьбе он решил, что лучше сократить себе срок жизни и развиваться быстрее. Маленький размер и скорость приспособления к новым условиям дали ему серьезное биологическое преимущество. То, что он себе изобрел, – по сути, гораздо более быстрая смерть, чем была у него до того. Очевидно, что эта смерть – запрограммированный процесс, ведь ее можно предотвратить даже простыми мутациями.